極限運転下のターボ機械における不安定流動現象とその予知・制御に関する総合研究

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10555061
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 古川 明徳 九州大学, 工学研究科, 教授 (30112410)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 黒川 淳一 横浜国立大学, 工学部, 教授 (40017976) ; 菊山 功嗣 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (90023192) ; 清水 幸丸 三重大学, 工学部, 教授 (20023202) ; 辻本 良信 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (50112024) ; 田中 正人 東京大学, 工学系研究科, 教授 (10011131)
• Keywords: 圧力脈動 / キャビテーション / 軸振動 / 失速 / 渦 / ターボ形ポンプ / 水車 / 風車

Research Abstract

様々な極限運転下において生じるターボ機械の不安定現象を分担者らが個々に調査し,その検知制御方法の検討を行うとともに2回の検討会を行った.各研究班の実績概要は以下の通りである.
[九州大学班] 翼角等を変えた数種類のポンプインデューサにおいてケーシング壁面静圧変動を瞬時計測し,キャビテーションサージ発生前後の分布的特徴を明らかにし,予兆検知・回避制御方法について考察・検討を加えた.
[横浜国立大学班] 超高圧用の極低比速度ポンプにおける不安定性能を引き起こす要因を内部流れの計測・観察と解析から調査し,その回避策と設計指針について考察・検討を加えた.
[大阪大学班] 高速ロケット用ターボポンプ模型を用いて,極低吸込み圧で,しかも非定常流れ条件下におけるキャビテーション不安定流動現象を系統的に実験調査し,発生条件の検出について考察・検討を加えた.
[名古屋大学班] 低落差小水力タービン吸出し管内での渦崩壊に伴う非定常流動特性について,その発生条件と流動パラメータとの関係を明らかにし,その抑制法について考察・検討を加えた.
[東京大学班] 翼車回転軸の強制振動の応答振幅増大や不安定な自励振動の発生に対する,その条件と抑制回避方法について,回転軸を支える滑り軸受やシールの機能上から考察・検討を加えた.
[三重大学班] 複数の風向風速計を風力タービン上流に設置し,流入する非定常風分布と翼面上圧力分布の関係を調べ,斜流運転状態では実測より求めた揚力計数と迎え角との間に動失速と思われるヒステリシスが見られ,これをタフトを用いた可視化より考察した.
[九州工業大学班] 超大型遠心ポンプにおける羽根車とデフューザベーンとの相対運動に基づく圧力動脈の発生機構について更に非定常計測し,脈動量評価と低減化を狙った設計指針について考察・検討を加えた.